
- •Оглавление
- •Список принятыХ СокращениЙ
- •Введение
- •1. Типы имитационных моделей по особенностям обработки
- •Типы им по виду входного воздействия
- •2. Особенности имитационных моделей. Эксперимент
- •2. Система регулирования частоты и напряжения (срчн)
- •3. Проблемы первичной обработки экспериментальных данных
- •4. Имитация детерминированных воздействий
- •4.1. Эквивалентирование детерминированных возмущений
- •4.2. Имитация динамических детерминированных возмущений
- •4.3. Принципы аппроксимации детерминированных возмущений
- •5. Характеристики случайных возмущений
- •5.1. Скалярные случайные величины
- •5.1.1. Дискретные случайные величины
- •5.1.2. Непрерывные случайные величины
- •5.2. Векторные случайные величины
- •5.2.1. Дискретные случайные векторы
- •Задание двумерного случайного вектора
- •5.2.2. Функция распределения векторных случайных величин
- •5.2.3. Непрерывные векторные случайные величины
- •5.2.4. Числовые характеристики векторных случайных величин. Независимость случайных величин
- •5.2.5. Линейные преобразования векторных случайных величин
- •5.3. Свойства скалярных случайных процессов
- •5.4. Свойства векторных случайных процессов
- •5.4.1. Линейные преобразования векторных случайных процессов
- •5.5. Стационарные случайные процессы и их свойства
- •6. Общие принципы имитации случайных возмущений
- •6.1. Имитация случайных величин
- •6.2. Динамическая система с входным белым шумом
- •6.2.1. Реакции непрерывных стохастических систем на входной белый шум
- •6.2.2. Реакции дискретных стохастических систем на входной белый шум
- •6.2.3. Дискретная аппроксимация непрерывных стохастических систем
- •6.3. Имитация случайных процессов
- •6.3.1. Имитация стационарных случайных процессов
- •Варианты формирующих фильтров
- •6.3.2. Имитация нестационарных случайных процессов
- •6.4. Имитация вероятностных переходов
- •7. Вычислительный эксперимент с имитационной моделью
- •7.1. Выборки и их свойства
- •7.2. Статистическое распределение выборки
- •7.3. Формирование возмущений в виде случайных величин с заданными выборочными характеристиками
- •7.4. Формирование векторных случайных величин с заданными выборочными характеристиками
- •7.5. Структура данных вычислительных экспериментов для имитационных моделей различных типов
- •Структура входных данных при имитации
- •Структура выходных данных моделирования
- •8. Обработка данных компьютерных экспериментов
- •8.1. Регрессионный анализ результатов моделирования
- •8.1.1. Общая характеристика задач регрессии
- •8.1.2. Линейная регрессия. Метод наименьших квадратов
- •8.1.3. Нелинейная регрессия
- •8.2. Корреляционный анализ данных моделирования
- •8.2.1. Точечная оценка коэффициентов корреляции
- •8.2.2. Точечная оценка корреляционного отношения
- •8.3. Прогноз в статистическом моделировании
- •8.4. Анализ рисков при статистическом моделировании
- •8.5. Критерии принятия решений
- •8.5.1. Многокритериальный анализ
- •8.6. Обработка данных статистического моделирования
- •Типы выходных переменных при моделировании
- •8.6.1. Особенности стохастического режима моделирования
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Свойства основных распределений
- •1. Равномерное распределение
- •2. Нормальное распределение
- •3. Показательное распределение
- •4. Биномиальное распределение
- •Биномиальный закон распределения
- •5. Распределение Пуассона
- •Закон распределения Пуассона
- •6. Гамма-распределение
- •7. Распределение Вейбулла
- •8. Распределение Рэлея
- •9. Распределение хи-квадрат
- •10. Распределение Стьюдента (t-распределение)
- •11. Распределение Фишера (f-распределение)
- •Приложение 2
- •Производная и
- •Интеграл случайной функции
- •Производная случайной функции
- •Сходимость в среднем квадратическом
- •Производная случайной функции
- •Интеграл случайной функции [3]
Библиографический список
1. Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование AnyLogic. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 400 с. 2. Кондратьев М. А., Ивановский Р. И., Цыбалова Л. М. Применение агентного подхода к имитационному моделированию процесса распространения заболевания. Науч.-техн. ведомости СПбГПУ, 11(2): 126-132. February 2010. |
3. Ивановский Р. И. Теория вероятностей и математическая статистика. Основы, прикладные аспекты с примерами и задачами в среде Mathcad. – СПб.: БХВ, 2008.– 528 с.
4. Ивановский Р. И. Обработка экспериментальных данных энергетических объектов как начальный этап их моделирования. Науч.-техн. ведомости СПбГПУ, 11(2):106-112. February 2010.
5. Ивановский Р. И. Компьютерные технологии в науке и образовании. Практика применения систем Mathcad: Учеб. пособие. – М: Высшая школа, 2003. – 432 с.
6. Юревич Е. И. Теория автоматического управления. – СПб.: БХВ, 2007.– 540 с.
7. http://mas.exponenta.ru/mas/worksheets/Mathematics/MatStat/q.mcd
8. Кузнецов Д. Ф. Численное моделирование стохастических дифференциальных уравнений и стохастических интегралов. – СПб.: Наука, 1999. – 458 с.
9. Ивановский Р. И Проблемы чувствительности в задачах моделирования, обработки информации и управления. // Гироскопия и навигация.- 2011.- № 1 (72).- С. 90-104.
10. Колесов Ю. Б., Сениченков Ю. Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные системы. – СПб.: БХВ, 2006.– 224 с.
11. Балабанов И. Т. Риск-менеджмент. – М.: Финансы и статистика, 1996. – 336 с.
12. Баззел Р., Кокс Д., Браун Р. Информация и риск в маркетинге. – М.: Финстатинформ, 1993. – 365 с.
13. Уткин Э. А. Риск-менеджмент. – М.: Экмос, 1998. – 256 с.
14. Ногин В. Д. Упрощенный вариант метода анализа иерархий на основе нелинейной свертки критериев// Журнал вычислительной математики и математической физики, 2004, т. 44, № 7, С. 1259-1268.
15. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. – М.: Радио и связь. 1989. – 278 с.
Приложения
Приложение 1
Свойства основных распределений
Кратко рассмотрим законы распределения случайных величин, наиболее часто используемые при статистическом моделировании и в обработке результатов компьютерных экспериментов.
1. Равномерное распределение
Распределение непрерывной с. в. Х называют равномерным, если на интервале [a, b], которому принадлежат значения Х, плотность распределения постоянна, а вне него — равна нулю.
В силу основного свойства плотности распределения интеграл от f(x) в пределах определения Х равен единице. Поэтому для равномерного распределения непрерывной с. в. Х на интервале [a, b] имеем:
f(x) = 1/(b – a) при Х [a, b]; f(x) = 0 при Х [a, b]. (П.1.1)
Вероятность попадания с. в. Х в интервал [, ] внутри [a, b] равна:
Р(≤
Х
< )
=
=
.
Функция распределения с. в. Х со свойством (П.1.1) представляет собой ломаную, удовлетворяющую соотношениям:
F(x)
=
=
(П.1.2)
Математическое ожидание и дисперсия равномерно распределенной с. в. Х равны соответственно:
М(Х)
=
=
;
D(Х)
=
= .
Среднее квадратическое отклонение:
σ(Х)
=
=
.
Для часто используемого диапазона [0, 1] определения возможных значений X величины М(Х) = 0.5, D(Х) = 1/12.
В среде Mathcad равномерному закону распределения соответствуют встроенные функции, в названии имеющие корневое слово unif (от uniformly — равномерный) и начинающиеся с символов d, p, q, r:
dunif(x, a, b) — выводит значения плотности (П.1.1);
punif(x, a, b) — выводит значения функции распределения (П.1.2);
qunif(A, a, b) — выводит значение квантили порядка A;
runif(n, a, b) — выводит массив (вектор-столбец) из n равномерно распределенных независимых сл. чисел на интервале (a, b).
Рис. П.1.1. Плотность и функция равномерного распределения
На рис. П.1.1 приведен вид плотности f(x) и функции F(x) распределения равномерно распределенной на отрезке (– 5, 5) случайной величины, полученный с использованием Mathcad.
В целях отображения двух функций в одних осях плотность распределения, в диапазоне (– 5, 5) равная 0.1, масштабирована (на график выведены значения в пять раз большие).